درفصل اول مختصری از تاریخچه و کاربرد لایه های نازک آمده است و به هدف تحقیق و اهمیت آن اشاره شده است. فصل دوم نگاهی به روش های فیزیکی لایه نشانی لایه های نازک دارد. سپس به روش های اندازه گیری ضخامت لایه های نازک توجه کردیم. این اندازه گیری ها به دو روش اپتیکی و غیر اپتیکی امکان پذیر است. از روش های نوری دقیق متداول برای اندازه گیری ضخامت لایه های نازک، روش اپتیکی با استفاده از الگوهای تداخلی است. چنانچه نوری تک رنگ توسط لایه نازک گوه ای شکل از هوا تداخل کند، نوارهای تاریک و روشن مشاهده خواهد شد. برای لایه ای که ضخامت آن یکسان نباشد نوارها، شکلی غیر یکنواخت خواهند داشت. این روش به عنوان روش استاندارد و دقیق در محاسبه ضخامت لایه های نازک به-کار گرفته می شود. روش های تداخلی که از سهولت و دقت بالایی برخوردارند، بیشتر مورد توجه ما بوده است. این مباحث موضوع فصل سوم تحقیق را تشکیل می دهند. در فصل چهارم به آزمایش های مختلف، نحوه انجام آن ها و ثبت تصاویر و محاسبات کامپیوتری پرداختیم. تصاویر تهیه شده از نمونه ها و نتیجه اندازه گیری ها توسط میکروسکوپ الکترونی تونلی را در این فصل آورده ایم. در فصل پنجم روشی جدید و دقیق با عنوان "روش همبستگی" ارائه نمودیم که صحت و دقت آن قابل توجه است. با تهیه فریزهای فیزو از پله لایه نشانی شده، اندازه گیری ها را با دو روش "میانگین" و "همبستگی" انجام و مقایسه نمودیم. روش همبستگی همراه با مزیت بیشتر و دقت بسیار خوبی قادر به اندازه گیری ضخامت لایه های نازک در ابعاد نانومتری است. نتایج نهایی را در انتهای تحقیق آورده ایم.

نمونه برداری، بررسی و پردازش داده هایی که از فرآیندهای نوری و آوایی به دست می آیند، از مباحث مهم روز دنیای علم به شمار می رود. به طوری که پردازش سیگنال و داده، از موضـوعاتی است که در گروه های فیزیک و مهندسی دانشـگاه های دنیــا مورد بررسی و پژوهش قرار می گیرد. بیش از دو قرن است که برای تحلیل چنین فرآیندهایی از تحلیل فوریه استفاده می شود. اهمیت تحلیل فوریه در واکافت بیناب نوری و آوایی همواره مورد توجه فیزیکدانان بوده است. ایده بنیادین این رهیافت که از آن به عنوان تحلیل بسامد یا سنتز فوریه نام می برند، نمایش یک تابع بر حسب مجموعه کاملی از توابع پایه است و برای اولین بار در سال 1807، توسط ژوزف فوریه مطرح شد. پس از آن به دنبال رهیافتی در تحلیل یک تابع بر حسب ساختارهای ریاضی قابل مقیاس بندی، مفهوم تحلیل مقیاسی مطرح شد. رهیافت دیگر پردازش نشانه ها و داده ها، بهره گیری از موجکها است. تحلیل موجک، خاستگاه های تاریخی فراوانی دارد. هار در سال 1909، در پایان نامه خود مفهوم موجک را به عنوان یک تابع ریاضی مطرح کرد که داده ها را به مولفه های بسامدی مختلف تقسیم و سپس هر مولفه را با تفکیک پذیری منطبق با مقیاس همان مولفه مورد مطالعه قرار می دهد. تحلیل فوریه، یک تابع را به طور سراسری، بررسی می کند. برای بررسی موضعی یک تابع، رهیافت تبدیل فوریه پنجره ای به کار گرفته شده است که دارای کاستی هایی است. تحلیل موجک رهیافتی نوین در بررسی توابع به طور موضعی است که کاستی ها و محدودیت های تبدیل فوریه پنجره ای را ندارد. از سال 1980 به بعد موجک ها در بخش های گسترده ای از علوم و مهندسی ظاهر شدند. در سال 1985 استفان مالت از موجک ها در پردازش عددی سیگنال ها به طور گسترده ای بهره گرفت. وی در مقدمه کتاب خود درباره پردازش عددی نشانه ها، نظریه موجک ها را نتیجه کوشش های بین رشته ای می داند که ریاضیدانان، فیزیکدانان و مهندسان به طور جداگانه به توسعه آن پرداخته بودند. از کاربردهای موجک ها می توان به فشرده سازی اطلاعات، گرته شناسی ، گرافیک رایانه ای، ردیابی فضاپیماها و زیردریایی ها، پیش بینی زلزله، حل معادلات دیفرانسیل و تحلیل سیگنال های قلبی، عروقی و مغزی در پزشکی اشاره کرد. همچنین کاربرد موجک ها در پردازش و نوفه زدایی تصویر روزبه روز در حال گسترش است. با این حال نظریه موجک ها، هنوز جایگاه خود را به عنوان یک رهیافت سودمند و کارا در حوزه فیزیک، ریاضی و حتی مهندسی، در ایران پیدا نکرده است. در این پایان نامه پس از معرفی موجک ها، ویژگی ها و کاربردهای آنها در تحلیل بیان خواهد شد. سپس مراحل نمونه برداری و ثبت داده ها با یک تداخل سنج مایکلسون تجهیز شده نشان داده شده است. روشی برای حذف یا کاهش آشفتگی و نوفه پیش از تحلیل داده ها در بینمابنمایی تبدیل فوریه ای با استفاده از موجک ارائه شده است که نه تنها در این کار موثر است، بلکه گاهی می تواند در مورد ماهیت و منشأ آشفتگی و نوفه نیز اطلاعاتی در اختیار تحلیلگر قرار دهد. سپس کاربرد موجک در نوفه زدایی و لبه یابی تصاویر نجومی نشان داده می شود.

تأخیراندازهای فازی ابزارهایی هستند که بین قطبش های s و p پرتو نور تراگسیلی یا بازتابی اختلاف فاز ایجاد می کنند. تأخیراندازهای چارک موجی اغلب، برای تولید نور قطبیده ی دایره ای از نور قطبیده ی خطی و بر عکس استفاده می شوند. این ابزارها را می توان به روش های مختلفی طراحی کرد و ساخت. تأخیراندازهای لایه نازک با لایه نشانی با استفاده از دو نوع ماده با ضرایب شکست بالا و پایین ساخته می شوند. در این رساله تأخیرانداز فازی چارک موجی تراگسیلی در طول موج 1064 نانومتر با استفاده از لایه های نازک نانومتری اپتیکی طراحی و ساخته شد. برای طراحی باید، توان تراگسیل دو مولفه ی قطبش با هم برابر و بالاتر از 95% و اختلاف فاز آن ها برابر با 90 درجه باشد. برای انتخاب مواد نیز، باید چند عامل را در نظر گرفت. اولین عامل این است که به دو نوع ماده یکی با ضریب شکست بالا و یکی با ضریب شکست پایین نیاز است. عامل دوم شفافیت مواد مورد نظر در طول موج 1064 نانومتر است و آخرین عامل این است که باید آستانه آسیب پذیری لیزری مواد مورد استفاده، بالا باشد تا بتوان از آن ها در سامانه های پر توان لیزری، استفاده کرد. با توجه به این عوامل از اکسید سیلیسیوم به عنوان ماده باضریب شکست پایین و از اکسید تیتانیوم به عنوان ماده با ضریب شکست بالا استفاده شد. سپس با استفاده از نرم افزار پیشرفته ی لایه نازک، سامانه ای سی و دو لایه ای نانومتری طراحی شد. ساخت سامانه ی نهایی به روش تبخیر به کمک پرتو الکترونی و با دقت حدود یک نانومتر، انجام شد. سامانه شامل دو نمونه ی شانزده لایه ای نانومتری با ضخامت کل لایه های 89/2347 نانومتر است که در شرایط کاملا یکسان بر روی بستره هایی از جنس شیشه ی bk7 لایه نشانی شده، سپس توسط چسب اپتیکی به یکدیگر چسبانیده شدند. بیناب عبور آن با استفاده از طیف سنج دوپرتوی اندازه گیری شد. توان تراگسیل دو مولفه ی قطبش در زاویه ی فرود پرتو 55 درجه، با هم برابر و بیش از 95% است. به منظور بررسی کیفیت سطح سامانه از نمونه تصویر میکروسکوپ نیروی اتمی گرفته شد که نشان داد، سطح نمونه از کیفیت اپتیکی خوبی برخوردار است. نوع قطبش سامانه با استفاده از قطبش سنج آزموده شد. قطبش پرتو تراگسیلی از سامانه تحت زاویه ی 53 درجه ی پرتو فرودی، دایره ای بود. با توجه به کاربرد تأخیراندازها در سامانه های پر توان لیزری، آستانه ی آسیب پذیری لیزری آن، با روش 1-on-1 اندازه گیری شد. نمونه در چگالی انرژی 21/6 ژول بر سانتی متر مربع آسیب دید، که انرژی بالایی است و نشان می دهد، این سامانه قابلیت استفاده در لیزرهای پر توان را دارد.

هدف از این پژوهش، بررسی نظری مدبندی ناکنای لیزرها با استفاده از جاذب اشباع پذیر است. ساز و کار مدبندی را می توان در دو حوزه زمان و بسامد توصیف کرد. ساز و کار تشکیل تپ های بسیار کوتاه به روش مدبندی در حوزه زمان، به صورت یک مسئله انتشار تپ بررسی می شود. ابتدا ساز و کار دو نوع مدبندی کنا و ناکنا را در حوزه بسامد بررسی کرده ایم. آن گاه فرآیندهای شکل دهی تپ در مدبندی ناکنا را مطالعه کرده ایم. این فرآیندها شامل بهره، اتلاف خطی، محدودیت پهنای باند، اتلاف قابل اشباع، پاشندگی و خود مدوله سازی فازی هستند. از طرفی بسته به ترکیب های متفاوت از فرآیندهای شکل دهی تپ، روش های متفاوتی برای مدبندی ناکنا وجود دارد و برای درک عمیق از ساز و کار مدبندی ناکنا، باید بر فرآیندهای شکل دهی تپ شناخت کافی پیدا کرد. در حوزه زمان، کنش متقابل تپ و مولفه های اپتیکی درون کاواک های لیزر مدبندی شده را در قالب معادلات دیفرانسیلی ارائه کرده ایم. این معادلات در بسیاری موارد جواب تحلیلی ندارند و برای رسیدن به جواب تحلیلی از تقریب های مناسبی کمک گرفته ایم. حل دقیق تر این معادلات به کمک شبیه سازی عددی امکان پذیر است. یک برنامه رایانه ای نوشته ایم که قادر است تحولات تپ در حال انتشار را تحت تأثیر فرآیندهای مختلف شکل دهی تپ در مدبندی ناکنا، به صورت عددی شبیه سازی کند. در این برنامه از روش دو مرحله ای تبدیل فوریه استفاده می شود. در این روش تأثیر عوامل خطی در حوزه بسامد و تأثیر عوامل غیر خطی در حوزه زمان محاسبه می شود. برای انتقال از حوزه زمان به حوزه بسامد و یا بالعکس از تبدیل سریع فوریه استفاده شده است. به کمک این برنامه تأثیر مولفه های اپتیکی را بر شکل پوش و دیگر ویژگی های تپ های سکانت هایبربولیک و گاوسی و در گستره وسیعی از داده های مربوط به ویژگی های تپ اولیه و مشخصات مولفه های اپتیکی بررسی کرده ایم. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که هنگامی که محیط بهره (با در نظر گرفتن اثر محدودیت پهنای باند بهره) بر روی یک تپ اثر می کند سبب افزایش انرژی و بیشینه توان تپ، افزایش دوام و کاهش پهنای طیفی و جابجایی تپ روی محور زمان می شود. از طرفی با افزایش ضریب بهره سیگنال کوچک محیط، انرژی و بیشینه توان و دوام تپ افزایش می یابد. در نتیجه افزایش انرژی اشباع محیط بهره و یا کاهش انرژی تپ فرودی، بهره به صورت ضعیف تری اشباع شده و انرژی تپ مذکور بیش تر تقویت می شود. با افزایش زمان بازیابی بهره، محیط بهره با شدت بیش تری اشباع شده و انرژی تپ ورودی کم تر تقویت می شود. بسته به زمان بازیابی جاذب اشباع پذیر می توان جاذب را به دو دسته آرام و سریع تقسیم کرد. شبیه سازی نشان می دهد که جاذب های اشباع پذیر سبب می شوند که مقادیر انرژی، بیشینه توان و دوام تپ ورودی کاهش و پهنای طیفی تپ افزایش یابد. علاوه بر آن، جاذب اشباع پذیر آرام سبب جابجایی قله تپ روی محور زمان می شود. با افزایش بیشینه ضریب اتلاف دامنه، دوام تپ کاهش و میزان اتلاف انرژی تپ افزایش می یابد. در نتیجه افزایش انرژی اشباع جاذب و یا با کاهش بیشینه توان تپ فرودی، جاذب به صورت ضعیف تر اشباع شده و میزان اتلاف انرژی تپ افزایش می یابد. در ادامه ترکیب دینامیک بهره و اتلاف قابل اشباع را در سه حالت خاص بر روی تپ بررسی کرده ایم. این سه حالت که در سه الگوی متفاوت مدبندی ناکنا به کار می روند شامل ترکیب اثر (الف) جاذب اشباع پذیر سریع و محیط بهره بدون اشباع دینامیکی، (ب) جاذب اشباع پذیر آرام و محیط بهره با اشباع دینامیکی و (ج) جاذب اشباع پذیر آرام و محیط بهره بدون اشباع دینامیکی می شود. به کمک شبیه سازی دریافته ایم که پاشندگی محیط سبب چرپ بسامدی تپ ورودی و در نتیجه تغییر بعضی از ویژگی های آن از جمله تغییر شکل پوش، دوام و دامنه تپ می شود. همچنین مرتبه سوم پاشندگی محیط سبب جابجایی تپ روی محور زمان می شود. با افزایش بزرگی مرتبه دوم و سوم پاشندگی محیط، دوام تپ افزایش و بیشینه توان آن کاهش می یابد. به منظور تولید تپ های بسیار کوتاه با ویژگی های معین باید بر پاشندگی محیط درون کاواک لیزری کنترل داشت. برای خنثی کردن این پاشندگی، پاشندگی زاویه ای ناشی از جفت منشورها و جفت توری های پراش را مطالعه کرده ایم. شبیه سازی خود مدوله سازی فازی بر تپ های بسیار کوتاه، نشان می دهد که این عامل با تولید مولفه های جدید بسامدی سبب افزایش پهنای طیفی تپ چرپ نشده می شود. همچنین خود مدوله سازی فازی می تواند سبب کاهش دوام زمانی تپی شود که ابتدا تحت تأثیر پاشندگی قرار گرفته است ونیز پاشندگی می تواند سبب کاهش پهنای طیفی تپی شود که ابتدا تحت تأثیر خود مدوله سازی فازی قرار گرفته است. در پایان روش های متفاوت مدبندی را بررسی کرده و در هر مورد معادله اصلی مدبندی هاوس را حل کرده ایم. به کمک این معادله، کوتاه ترین دوام ممکن برای تپ بسیار کوتاه حاصل در هر روش را به دست آورده ایم.

کاربرد نانو ذرات (نانوبلورهای نیم رسانا) باعث افزایش بازدهی سلول های خورشیدی فوتوولتائی می شوند. عموماً با جذب یک فوتون در دستگاه نیم رسانای فوتوولتائی یک جفت الکترون حفره ایجاد می شود که تفاضل انرژی فوتون نسبت به گاف نوار نیم رسانا در اثر برهم کنش الکترون و حفره با شبکه بلور به صورت گرما هدر می رود، به تازگی برای نانو بلورهای نیم-رسانای محلول نشان داده شده است که این انرژی اضافی می تواند چندین حامل بار به واسطه تولید اکسیتون های مضاعف ایجاد کند. با توجه به اینکه وسایل فوتوولتائی در آینده با این اثر کار می کنند در این پایان نامه ابتدا تولید اکسیتون های مضاعف را بررسی می کنیم و سپس با شبیه سازی سلول خورشیدی نقطه کوانتومی آرمانی که با این اثر کار می کند، به بازدهی بیشینه %36 (برای نانوبلورهای pbse) می رسیم. امید می رود در آینده با ساخت این نوع از سلول های خورشیدی بتوان انرژی الکتریکی مورد نیاز بشر را تا حد کافی مهیا کرد

در بسیاری از ابزار‏‏های اپتیکی، تابش قطبیده‏ی خطی مورد نیاز است. به این منظور، قطبنده‏ها به طور گسترده در ابزارهای اپتیکی، لیزرها و قطعات الکترواپتیکی به‏کار می‏روند. در سامانه‏‏های لیزری به قطبنده‏هایی نیاز داریم که در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و آسیب نبینند. مطالعات نشان می‏دهد که در میان انواع قطبنده‏ها، قطبنده‏های لایه‏نازک بهترین گزینه برای کاربرد در سامانه‏های لیزری است. قطبنده‏های لایه‏ی نازک، می‏توانند در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و در سامانه‏های لیزری، کارایی خوبی داشته باشند. در این پژوهش یک قطبنده‏ی لایه‏نازک در طول موج 1540 نانومتر طراحی و ساخته شد. این قطبنده برای تولید نور قطبیده‏ی خطی به منظور کلید زنی q در کاواک لیزری، استفاده می‏شود. به طور خلاصه، می‏توان با استفاده از یک مجموعه‏ی چارک موجی از لایه‏های دی الکتریک با ضرایب شکست بالا و پایین که به صورت متناوب روی بستره انباشت شده‏اند، پوشش‏های اپتیکی با بازتاب بالا به‏دست آورد. پهنای طیفی ناحیه‏ی بازتاب بالا برای قطبش s‏‏‏ بزرگتر از پهنای طیفی مربوط به قطبش pاست. در این ناحیه تراگسیل برای قطبش s پایین و تراگسیل برای قطبش pبالااست. این طراحی به عنوان یک قطبنده عمل می‏کند. طراحی توسط نرم افزار پیشرفته طراحی لایه‏های نازک انجام شد. در طراحی قطبنده، برای ماده با ضریب شکست پایین از دی اکسید سیلیسیوم و برای ماده با ضریب شکست بالا از دی اکسید تیتانیوم استفاده کردیم. این مواد دارای آستانه آسیب لیزری بالایی در برابر تابش‏های پرتوان لیزری هستند. طراحی نهایی قطبنده، شامل یک بستره‏ی شیشه‏ای از جنس bk7 و یک سامانه‏ی هجده لایه‏ای شامل لایه‏های متناوب از دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید سیلیسیوم است. در این طراحی، زاویه‏ی تابش فرودی 56 درجه است که زاویه‏ی بروستر برای شیشه‏ی bk7 است. با انتخاب مناسب پارامترهای مختلف از جمله نوع و ویژگی‏های مواد مورد استفاده، تعداد لایه‏ها و نحوه‏ی توزیع میدان الکتریکی در لایه‏ها و بهینه‏سازی آن‏ها، کارایی قطبنده و آستانه آسیب لیزری آن افزایش یافت. نمونه به روش تبخیر فیزیکی در محفظه‏ی خلاء و توسط پرتو الکترونی، لایه نشانی و ساخته شد. بعد از چندین طراحی و اجرا و بهینه‏سازی پارامترها، در نهایت قطبنده‏ی نهایی طراحی و ساخته شد. طیف عبور قطبنده توسط طیف سنج دو پرتوی اندازه گیری شد. بررسی طیف‏ اندازه‏گیری شده‏ی قطبنده در اجرای نهایی، نشان داد که در طول موج 1540 نانومتر، میزان عبور برای قطبش p، 82/87 و میزان عبور برای قطبش s، 43/0 است و توان تفکیک این قطبنده (نسبت عبور قطبش p به عبور قطبش s یعنی )، 204 به‏دست آمد و نتیجه‏ی قابل قبولی در این پژوهش حاصل شد.

اپتیک لایه های نازک با انتشار امواج نوری در سیستم های تک لایه و چند لایه نازک سروکار دارد. با فرض انتشار موجی نور، و به کمک نظریه انتشارامواج می توان توصیف کلی از رفتار نور در مجموعه های لایه های نازک به دست آورد. ساده ترین سیستم لایه نازک سیستمی متشکل ازیک لایه نازک روی یک بستره مشخص می باشد. در این پژوهش با انتخاب بستره مناسب ، خواص ساختاری وفیزیکی بهینه که مورد استفاده برای دیود های نور افشان می باشد، بررسی شدند. منحنی جذب وعبور و هم چنین نمودار نوار انرژی مورد بررسی قرار گرفت ونشان داده شد که این مواد شرایط لازم برای استفاده در دیود های نور افشان را دارند. با توجه به کاربرد روزافزون لایه های نازک در بسیاری از صنایع از جمله صنایع اپتیکی ،الکترواپتیکی و دیود های نورافشان در این پایان نامه به بررسی عوامل موثر بر ویژگی های ساختاری،الکتریکی واپتیکی این لایه ها که به روش تبخیر حرارتی لایه نشانی شده اند پرداخته شده است. سپس با استفاده از شرایط بهینه دیود های نیتریدی ساخته شده اند و نمودار های i-v آنها مورد بررسی قرار گرفت.همچنین با اعمال ولتاژ به دیود های نیتریدی ساخته شده ، شاهد نور دهی آنها شده ایم

فن آوری ساخت دیودهای نور گسیل آلی (oled)، روند رو به رشدی در صنایع نوری و الکترونیکی جهان دنبال می کند. طرح ها و نقشه های راه مربوط به تحقیق و گسترش این فن آوری که توسط شرکت های بزرگ جهان نظیر فیلیپس دنبال می شود، مبین آن است که به زودی این دیودها جایگزین چشمه های نوری فعلی در صنعت روشنایی منازل، مراکز تجاری و اداری و کارخانه های صنعتی خواهد شد [1]. ساختار یک oled متشکل از دو الکترود آند و کاتد است که حداقل یکی از آن ها شفاف است. بین این دو الکترود، مجموعه ای از لایه های نازک آلی که به عنوان ناحیه ی فعال دیود شناخته می شوند، انباشت می گردد. اساس کار آن شبیه به یک دیود معمولی است که با اعمال ولتاژ دو سر الکترودها، فرآیند تابش نور از دیود فراهم می شود [2]. مکانیزم نوردهی در این ساختارها اساسا بر پایه ی مکانیک کوانتومی بیان می شود. نظریه مکانیک کوانتومی به همراه نظریه ترکیب خطی اوربیتال های اتمی (lcao)، مشابه با ترازهای هدایت و ظرفیت در نیم رساناهای غیر آلی، بالاترین تراز اشغال شده مولکولی (homo) و پایین ترین تراز اشغال نشده مولکولی (lomo) را برای نیم رساناهای آلی درنظر می گیرند. پس از فرآیند تزریق و انتقال حامل ها از الکترودها به سمت این ترازها، در ناحیه ی فعال نوری، اکسایتون ها تشکیل می شوند. بر اساس مکانیک کوانتومی، اکسایتون ها با حالت های اسپینی یگانه و سه گانه تشکیل می شوند و اساس نوردهی oled ها نیز برپایه ی فرو افت الکترون ها از حالت های برانگیخته ی اکسایتونی به حالت زمینه ی s=0 رخ می دهد. نور فلورسانسی از فروافت الکترون از حالت برانگیخته s=1 به حالت زمینه تولید شده و نور فسفرسانسی از فروافت الکترون از حالت برانگیخته t=1 به حالت زمینه تولید می شود. بر اساس آمار اسپینی بازده تولید نور فسفرسانسی چهار برابر بازده تولید نور فلورسانسی است. این ایجاب می کند که در ساخت یک oled از مواد آلی با قابلیت تولید نور فسفرسانسی استفاده شود. از نظر مواد آلی به کار رفته در ساخت یک oled دو نوع دیود را دسته بندی می کنند. دیودهای آلی که بر پایه مواد آلی با مولکول های کوچک (smoled) هستند و دیگری دیودهای آلی پلیمری (pled) است [3]. روش های ساخت smoled ها تماما به کمک روش های انباشت فیزیکی لایه ها نظیر تبخیر حرارتی است و برای انباشت pled ها نیاز به روش های شیمیایی نظیر لایه نشانی چرخشی ، است. در ساخت یک oled پربازده همواره از شرایط انباشت بهینه استفاده می شود، لذا مواردی نظیر آهنگ انباشت در فرآیند تبخیر حرارتی و میزان دور و سرعت در لایه نشانی چرخشی مورد توجه بوده است. الکترودهای به کار رفته در ساخت oled ها دارای این ویژگی هستند که لایه آند دارای تابع کار بالا و لایه کاتد دارای تابع کار پایین هستند. یکی از مواردی که می تواند کارایی آند و کاتد را بالا ببرد، انجام عملیات مختلف بر روی این نانو پوشش ها در محیط های مختلف با گازهای متفاوت و شرایط خاص است که می تواند مورد بررسی قرار گیرد. مواد آلی که به صورت پوشش های نانوساختاری در ساخت یک oled به کار برده می شوند، کاربردهای متفاوتی دارند. برخی از این نانو پوشش های آلی، نقش لایه ی تزریق کننده، انتقال دهنده و سد کننده الکترون و حفره را ایفا می کنند و در برخی دیگر مکانیزم تجمع اکسایتون ها، فرآیند بازترکیب الکترون-حفره و نهایتا عمل تابش نور رخ می دهد [4]. همواره این مسأله مطرح بوده است که ریخت شناسی سطح این لایه ها تأثیر مستقیم در بازده oled دارد. بررسی این عامل توسط دستگاه های آنالیز سطح می تواند ما را در یافتن ساختاری مناسب یاری کند. در بعضی از ساختارها ملاحظه شده است که عمل بازپخت لایه های تزریق و انتقال دهنده حامل ها، میزان بازده را افزایش می دهد و نیز میزان ضخامت این لایه ها رابطه ی مستقیم بر کارایی ساختار دارد. تحقیق در مورد دو پارامتر بازپخت و ضخامت لایه های انباشتی از موارد کلیدی در دست یابی به یک ساختار مناسب است. برای oled ها همانند دیودهای نور گسیل (led) ها دو بازده تعریف می شود: 1- بازده کوانتومی و 2- بازده توان . بازده کوانتومی خود به دو بازده کوانتومی خارجی و داخلی تقسیم می شود. بازده کوانتومی داخلی عبارت است از نسبت تعداد فوتون های تولیدی در داخل وسیله به تعداد زوج الکترون-حفره تولیدی. بازده کوانتومی خارجی نیز به صورت نسبت تعداد فوتون های خروجی از وسیله به تعداد زوج الکترون-حفره تولیدی تعریف می شود. نسبت این دو بازده به یکدیگر همواره برابر با یک نیست و به علت های مختلف همواره بازده خارجی از بازده داخلی کمتر است [5]. بازده توان نیز به صورت نسبت لومین خروجی از وسیله به توان ورودی تعریف می شود که به ممکن است به علت بالا بودن ولتاژ راه اندازی دستگاه، توان مصرفی زیاد و درنتیجه بازده توان پایین باشد [6]. مهمترین تفاوتی که میان oled ها با دیودهای معمولی وجود دارد این است که اساسا، تحرک پذیری در لایه های انباشتی از مواد آلی بسیار پایین است و بنابراین انتظار داریم که در این دیودها، حامل های آزاد وجود نداشته باشند. لذا برای تولید الکترون و حفره در این مواد نیاز به تزریق حامل ها به درون دیود داریم [7]. در بیشتر موارد برای آسان سازی فرآیند تزریق حامل ها به ناحیه ی فعال نوری در دیود آلی و همچنین برای از بین بردن فعل و انفعالات شیمیایی موجود میان الکترودهای آند و کاتد با لایه های فعال آلی و درنتیجه بهینه سازی کارایی لایه ها که منجر به افزایش بازده کوانتومی خارجی دیود آلی می شود، از یک سری لایه های میانگیر استفاده می شود [8]. برای مثال لایه های میانگیر که بر روی آند انباشت می شوند، با تصحیح ضریب شکست لایه ها، موجب کاهش بازتابش داخلی ایجاد شده در فصل مشترک لایه های آلی و آند، می شوند و بدین ترتیب می توانند میزان بازده کوانتومی خارجی را افزایش دهند [9]. بر اساس مطالب یاد شده، برای طراحی و ساخت یک دیود نورگسیل آلی: در مرحله ی اول این پژوهش، هدف ما یافتن شرایط مناسب انباشت برای مثال آهنگ انباشت در روش تبخیر حرارتی و میزان دور و زمان در روش لایه نشانی چرخشی است. در این بین ماده ی alq3 را به عنوان ماده ی انتقال دهنده خوب الکترون و همچنین گسیلنده ی نور سبز در نظر می گیریم و این ماده را با انتخاب شرایط مناسب لایه نشانی حرارتی، انباشت می کنیم. برای ماده ی انتقال دهنده خوب حفره دو نوع ماده را در نظر می گیریم، pvk را به عنوان ماده پلیمری و tpd را به عنوان ماده آلی مولکول کوچک انتخاب کرده ایم که شرایط مناسب لایه نشانی را برای آن ها نیز بررسی می کنیم. در مرحله ی دوم به بررسی رفتار لایه های آند و کاتد از مواد متفاوت و در محیط های مختلفی نظیر هوا، h2 و n2 می پردازیم تا بدین صورت بتوانیم الکترودهایی با ویژگی های مناسب بدست آوریم. در مرحله سوم، با ساخت جداگانه ی لایه های تزریق کننده و انتقال دهنده و نیز ساخت چندلایه ای از این نانو پوشش ها، ریخت شناسی سطوح آن ها را بررسی می کنیم. در مرحله ی چهارم، ساخت یک دیود نانوساختاری آلی با قابلیت تولید نور تک فام را در برنامه خود قرار داده و در این بین به بررسی پارامترهای موثر در فرآیند نورگسیل دیود آلی نظیر شرایط بازپخت لایه ها، اثر ضخامت لایه های آلی و غیره خواهیم پرداخت. در مرحله ی پنجم که مرحله نهایی این تحقیق است، به بررسی نقش لایه های میانگیر در بهبود بازده oled های ساخته شده خواهیم پرداخت. این لایه های میانگیر هم می توانند مواد معدنی نظیر tio2 و sio2 باشند و هم می توانند مواد آلی نظیر c60 باشند. نهایتا با لایه نشانی لایه های میانگیر به کمک دستگاه های لایه نشانی حرارتی و چرخشی موجود در آزمایشگاه لایه های نازک گروه فیزیک دانشگاه اصفهان، یک oled با پیکربندی مناسب از نانو پوشش های چندگانه ارائه خواهیم داد.

چکیده انبرک نوری روشی برای به دام اندازی و دستکاری ذرات در محدوده چند نانومتر تا چند میکرومتر است. امروزه این روش در زمینه¬هایی مانند زیست¬شناسی مورد توجه واقع شده است به همین خاطر بررسی این روش و ایجاد شرایط محیطی مناسب برای به دام اندازی و دستکاری نمونه¬های زیستی اهمیت بسیاری دارد. در این پژوهش ابتدا نظریه حاکم بر به دام اندازی ذرات در پرتو نور متمرکز مورد بررسی قرار گرفته است. با معرفی مدل سازی مناسب که برای بازه اندازه ذرات در حد میکرون در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی معتبر می¬باشد شبیه سازی لازم را انجام دادیم. سپس به بررسی اپتیکی جزء به جزء هر یک از اجزاء سامانه اپتیکی استفاده شده انبرک نوری در به دام اندازی میکروکره¬ها پرداختیم. با استفاده از این سامانه موفق به به دام اندازی و جابه¬جایی میکروکره¬های پلیمری، باکتری و گلبول قرمز شدیم. با توجه به رفتار این ذرات به دام افتاده نیروهای نوری به صورت یک نیروی بازگرداننده رفتار می¬کند به این معنا است نیرویی که باریکه لیزر بر ذره اعمال می کند متناسب با جا به جایی از مرکز باریکه است. سختی تله مشخص برای اندازه گیری نیروی معتبر لازم است. در این پژوهش برای محاسبه سختی تله از روش نیروی کششی استوکس استفاده شده است. بعد از محاسبه سختی تله عواملی که بر آن تاثیر دارند معرفی و تعیین شد که این عوامل شامل ضریب شکست محیط، توان لیزر و اندازه ذره و ... است. هر یک از این عوامل را تغییر داده و سختی تله را مشخص کردیم. سپس نیروی به دام اندازی را بدست آوردیم و با مقایسه با نیروهای بدست آمده ازشبیه¬سازی نتایج را اعلام کرده¬ایم. نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از شبیه¬سازی در توافق خوبی است. کلید واژه: انبرک نوری، به دام اندازی نوری، سختی تله، نیروی کششی استوکس

کپسوله کردن، به کار بردن یک ماده غیر واکنش دهنده به دور oled است که از نفوذ اکسیژن محیط و رطوبت جلوگیری می کند. در مواجهه با اکسیژن محیط و رطوبت طول عمر مفید دستگاه کاهش می یابد. برای یک ابزار کپسوله شده که به صورت تجاری قابل استفاده باشد، باید نرخ نفوذ بخارآب و نرخ انتقال اکسیژن به داخل ابزار به ترتیب کمتر و باشد. توسعه تکنولوژی کپسوله کردن عامل مهمی در بهبود طول عمر و قابلیت عملکرد ابزار های الکتریکی آلی می باشد. تعدادی از روش های کپسوله کردن که برای فیلم های نازک استفاده می شود شامل قراردادن پوشش های فلزی، شیشه ای و یا قراردادن دستگاه بین دو بستره شیشه ای یا پلاستیکی می باشد. پوشش های فلزی یا شیشه ای توسط چسب اپوکسی بر روی ابزار ثابت می شوند. با توجه به کاربردهای متنوع و روزافزونی که این دسته از دیودهای گسیلنده دارند و همچنین با توجه به آنکه طول عمر این نوع از دیود ها در محیط آزاد کمتر از چهار ساعت می باشد، این موضوع را مورد تحقیق قرار دادیم . در این پایان نامه به ساخت و تولید دیود نورگسیل آلی و کپسوله کردن آن پرداختیم . با توجه با آزمایش های انجام شده موفق به ساخت دو دیود با ساختار های و شدیم. با کپسوله کردن دیودهای نورگسیل آلی توسط چسب اپوکسی توانستیم طول عمر دیود با ساختار را به 240 ساعت برسانیم و طول عمر دیود با ساختار را به430 ساعت برسانیم .